據(jù)外媒報(bào)道,美國(guó)休斯頓大學(xué)(University of Houston)和德州農(nóng)工大學(xué)(Texas A&M University)的研究團(tuán)隊(duì),聯(lián)合開(kāi)發(fā)一種新型材料和創(chuàng)新儲(chǔ)能建模方法。他們演示了新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器電極,由還原氧化石墨烯和芳綸納米纖維制成,這項(xiàng)突破性進(jìn)展或?qū)?lái)適用于能源技術(shù)的輕質(zhì)材料。
隨著移動(dòng)電子設(shè)備不斷普及,以及電動(dòng)汽車(chē)和無(wú)人機(jī)等技術(shù)大量使用,社會(huì)對(duì)能夠提供足夠運(yùn)行動(dòng)力的輕質(zhì)材料產(chǎn)生了巨大的需求。這種新型電極已被證明比標(biāo)準(zhǔn)的碳基電極更堅(jiān)固,用途更廣。
材料行為和性能的關(guān)鍵在于孔隙度、彎曲度和有效擴(kuò)散率等特性。研究人員還發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)多孔介質(zhì)模型相比,利用材料納米結(jié)構(gòu)建模,可以提高對(duì)復(fù)合電極中離子擴(kuò)散等性能研究的準(zhǔn)確性。
提高建模方法的精確性,有助于發(fā)現(xiàn)更有效的新型納米結(jié)構(gòu)材料,為電池提供更長(zhǎng)的壽命和更高的能量密度,同時(shí)也更輕。研究人員Haleh Ardebili表示:“我們認(rèn)為,與多孔介質(zhì)模型相比,這些基于材料納米結(jié)構(gòu)的模型,更加全面、詳細(xì)、豐富和準(zhǔn)確。”
還原氧化石墨烯和芳綸納米纖維材料,具有良好的電化學(xué)和機(jī)械性能。超級(jí)電容器電極通常由多孔碳基材料制成,可以提供高效的電極性能。雖然還原氧化石墨烯主要由碳組成,但芳綸納米纖維提供了機(jī)械強(qiáng)度,提高了電極的多功能性,使其應(yīng)用范圍更加廣泛。
傳統(tǒng)多孔介質(zhì)模型雖然方便,但是不能提供足夠的精度,以設(shè)計(jì)新型納米結(jié)構(gòu)材料,以及評(píng)估這些電極材料和其他儲(chǔ)能設(shè)備。多孔介質(zhì)模型傾向于假定材料內(nèi)部孔隙大小一致,而不是測(cè)量不同尺寸的材料及其幾何特性。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),基于材料納米結(jié)構(gòu)的模型,有助于更準(zhǔn)確地理解復(fù)合電極中的離子擴(kuò)散和其他性質(zhì)。
原標(biāo)題:研究人員研發(fā)新材料和新儲(chǔ)能建模方法 應(yīng)用范圍更廣